Infografica

Aprile 2015

Viene detta Infografica il campo dell'informatica che riguarda la creazione e la manipolazione delle immagini digitali. L'infografica raggruppa numerosi concetti, fra i quali la rappresentazione degli elementi grafici (testo, immagine o video), nonché la loro trasformazione (rotazione, traslazione, zoom,...) attraverso degli algoritmi.

Le tecnologie di visualizzazione


L'immagine appare su uno schermo (detto anche monitor), si tratta di una periferica di uscita che permette di fornire una rappresentazione visiva. Queste informazioni provengono dal computer, ma in modo "indiretto". In effetti il processore non invia direttamente le informazioni al monitor, ma elabora le informazioni provenienti dalla sua memoria RAM, poi le invia ad una scheda video che è incaricata di convertire le informazioni in impulsi elettrici da inviare al monitor.

La nozione di pixel


Un'immagine è costituita da un insieme di punti detti pixel (abbreviazione di Picture ELement). Il pixel rappresenta quindi il più piccolo elemento costitutivo di un immagine digitale. L'insieme di questi pixel è contenuto in una tabella a due dimensioni che costituisce l'immagine :


Dato che lo schermo effettua una scansione da sinistra verso destra e dall'alto verso il basso, il pixel posto in alto a sinistra dell'immagine è definito solitamente con le coordinate [0,0], il che significa che le assi dell'immagine sono orientate nel modo seguente :
  • L'asse X è orientata da sinistra verso destra.
  • L'asse Y è orientata dall'alto verso il basso, contrariamente alle convenzioni matematiche, dove l'asse Y è orientata verso l'alto.

Definizione e risoluzione


Viene detta definizione il numero di punti (pixel) che costituiscono l'immagine, cioè la sua «dimensione informatica » (il numero di colonne dell'immagine che moltiplica il suo numero di linee). Un'immagine con 640 pixel in larghezza e 480 in altezza sarà definita con 640 pixel per 480, siglata 640x480.

La risoluzione, termine spesso confuso con la "definizione", determina invece il numero di punti per unità di superficie, espresso in punti per pollice (ppp, in inglese DPI per Dots Per Inch); un pollice vale 2.54 cm. La risoluzione permette quindi di stabilire il rapporto tra il numero di pixel di un'immagine e la dimensione reale della sua rappresentazione su un supporto fisico. Una risoluzione di 300 dpi significa quindi 300 colonne e 300 file di pixel su un pollice quadrato che da allora 90000 pixel per pollice quadrato. La risoluzione di riferimento di 72 dpi da un pixel di 1"/72 (un pollice diviso per 72) ossia 0.353mm, corrispondente ad un punto pica (unità tipografica anglosassone).

La codifica del colore


Un'immagine è quindi rappresentata da una tabella a due dimensioni il cui ogni casella è un pixel. Per rappresentare informaticamente un'immagine, basta allora creare una tabella di pixel in cui ogni casella contiene un valore. Il valore immagazzinato in una casella è codificato su un certo numero di bit che determina il colore o l'intensità del pixel, e viene detta profondità di codifica (talvolta profondità di colore). Esistono più standard di codifica della profondità :
  • bitmap bianco e nero: immagazzinando un bit per ogni casella, è possibile definire due colori (nero o bianco).
  • bitmap 16 colori o 16 livelli di grigio: immagazzinando 4 bit in ogni casella, è possibile definire 24 possibilità di intensità per ogni pixel, cioè 16 sfumature di grigio che vanno dal nero al bianco oppure 16 colori diversi.
  • bitmap 256 colori o 256 livelli di grigio: immagazzinando un byte in ogni casella, è possibile definire 28 intensità di pixel, cioè 256 sfumature di grigio che vanno dal nero al bianco oppure 256 colori diversi.
  • paletta dei colori (colormap): con questo metodo, è possibile definire una paletta, o tavolozza dei colori, che contenga l'insieme dei colori che possono esserci nell'immagine, ad ognuno dei quali è associato un indice. Il numero di bit riservato alla codifica di ogni indice della paletta determina il numero di colori che possono essere utilizzati. Così codificando gli indici a 8 bit è possibile definire 256 colori utilizzabili, cioè ogni casella della tabella a due dimensioni che rappresenta l'immagine potrà contenere un numero che indichi l'indice del colore da usare. Viene quindi detta immagine a colori indicizzati un'immagine i cui colori sono codificati con questa tecnica.
  • «Colori veri» (True color) o « colori reali »: questa rappresentazione permette di rappresentare un'immagine definendo ogni componente (RGB, per rosso, verde e blu). Ogni pixel è rappresentato da un numero intero che comporta le tre componenti, ciascuna codificata ad un byte, cioè in totale 24 bit (16 milioni di colori). E' possibile aggiungere una quarta componente che permette di avere un'informazione di trasparenza o di tessitura, ogni pixel sarà allora codificato a 32 bit.

Peso di un'immagine


Per conoscere il peso (in byte) di un'immagine, è necessario contare il numero di pixel che contiene, il che riporta a calcolare il numero di caselle delle tabella, ossia la sua altezza moltiplicato per la larghezza. Il peso dell'immagine è quindi uguale al suo numero di pixel che moltiplica il peso di ciascuno dei suoi elementi.
Ecco il calcolo per un'immagine 640x480 in True color:
  • Numero di pixel:
    640 x 480 = 307200
  • Peso di ogni pixel:
    24 bit/8 = 3 byte
  • Il peso dell'immagine è quindi uguale a :
    307200 x 3 = 921600 byte
921600/1024 = 900 Kb
(Per conoscere la dimensione in Kb basta dividere per 1024).

Qui di seguito qualche esempio (considerando che l'immagine non è compressa) :

Definizione dell'immagineBianco e nero
(1 bit)
256 colori
(8 bit)
65000 colori
(16 bit)
True color
(24 bit)
320x2007.8 Kb62.5 Kb125 Kb187.5 Kb
640x48037.5 Kb300 Kb600 Kb900 Kb
800x60058.6 Kb468.7 Kb937.5 Kb1.4 Mb
1024x76896 Kb768 Kb1.5 Mb2.3 Mb


Questo mette in evidenza la quantità di memoria video di cui ha bisogno la vostra scheda video a seconda della definizione dello schermo (numero di punti visualizzati) e del numero dei colori. L'esempio mostra infatti che serve una scheda di minimo 4 Mb di memoria video per visualizzare una risoluzione di 1024x768 in true color...

Trasparenza


La trasparenza è una caratteristica che permette di definire il livello di capacità degli elementi di un'immagine, cioè la possibilità di vedere attraverso l'immagine degli elementi grafici posti dietro essa.
Esistono due modalità di trasparenza :
  • La trasparenza semplice che si applica per un'immagine indicizzata e consiste nel definire fra la paletta dei colori uno dei colori come trasparente
  • La trasparenza per strato alpha (o canale alpha, in inglese alpha channel) consiste nell'aggiungere per ogni pixel dell'immagine un byte che definisca il livello di trasparenza (da 0 a 255). Il processo consistente nell'aggiungere uno strato trasparente ad un'immagine è solitamente detto alpha blending.
Per poter consultare questo documento offline, ne potete scaricare gratuitamente una versione in formato PDF:
Infografica.pdf

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